KR100881676B1 - 적층 코일 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 층간 박리나 크랙 등의 구조 결함이 없는 개방 자로형의 적층 코일을 제공한다.
비자성체층(13)의 양 주면에 복수의 자성체층(11)이 형성된 적층체(10)와, 상기 적층체(10)에 형성된 소정의 두께를 갖는 코일 도체(15, 16)가 나선상으로 접속되어 이루어지는 코일(L)을 구비하고, 상기 적층체(10)에 형성된 코일 도체(15, 16) 중, 비자성체층(13)의 주면에 위치하는 코일 도체(16)의 두께가 얇고, 또한, 상기 비자성체층(13)의 주면에 위치하는 코일 도체(16)의 두께는 자성체층(11)의 두께 및 비자성체층(13)의 두께의 0.6배 이하이며, 또한, 상기 비자성체층(13)의 주면에 위치하고 있지 않은 코일 도체(15)의 두께의 0.1배보다 두꺼운 것을 특징으로 한다.
적층 코일
Description
본 발명은 적층 코일, 특히, 우수한 직류 중첩 특성을 구비하는 개방 자로형의 적층 코일에 관한 것이다.
직류 전류에 의해 자성체 내에서 자기 포화가 발생하여, 급격하게 인덕턴스값이 저하되어 버리는 것을 막는 것을 목적으로 해서, 특허문헌1에 기재되어 있는 개방 자로형의 적층 코일이 있다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 개방 자로형의 적층 코일은 비자성체층(53)의 양 주면에 복수의 자성체층(51)이 형성된 적층체(50)와, 적층체(50)에 형성된 코일 도체(55)가 나선상으로 접속되어 이루어지는 코일(L)과, 적층체(50)의 양 단면에 형성된 외부 전극(57, 57)으로 형성되어 있다. 개방 자로형의 적층 코일에서는 자속이 비자성체층(53)으로부터 적층 코일의 외부로 누설되므로, 자성체 내에서 자기 포화가 발생하기 어려워진다. 그 결과, 자기 포화에 의한 인덕턴스의 저하가 작아져 직류 중첩 특성이 향상된다.
특허문헌1: 일본 특허 공고 평1-35483호
그러나, 개방 자로형의 적층 코일에서는 구조 결함이 발생한다는 문제가 있었다. 즉, 자성체층(51)과 비자성체층(53)은 재료 조성의 차이에 의해 선팽창 계수가 다르므로, 자성체층(51)과 비자성체층(53)의 접합 부분에는 응력이 축적되어 있다. 그리고, 그 접합 부분에 두께가 두꺼운 코일 도체(55)가 더 형성되면, 코일 도체(55)에 의한 단차나 코일 도체(55)의 팽창 계수에 의해, 층간 박리나 크랙 등의 구조 결함이 발생해 버리는 것이다. 또한, 이러한 문제는 높은 인덕턴스값을 얻기 위해서 비자성체층을 얇게 형성하면 더욱 현저해졌다.
그래서 본 발명의 목적은 층간 박리나 크랙 등의 구조 결함이 없는 개방 자로형의 적층 코일을 제공하는 것에 있다.
상기 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명에 따른 적층 코일은 비자성체층의 양 주면에 복수의 자성체층이 형성된 적층체와, 상기 적층체에 형성된 소정의 두께를 갖는 코일 도체가 나선상으로 접속되어 이루어지는 코일을 구비하고, 상기 적층체에 형성된 코일 도체 중, 비자성체층의 주면에 위치하는 코일 도체의 두께가 얇고, 또한, 상기 비자성체층의 주면에 위치하는 코일 도체의 두께가 자성체층의 두께 및 비자성체층의 두께의 0.6배 이하이며, 또한, 상기 비자성체층의 주면에 위치하고 있지 않은 코일 도체의 두께의 0.1배보다 두꺼운 것을 특징으로 한다.
적층체에 형성된 코일 도체 중, 비자성체층의 주면에 형성된 코일 도체의 두께를 얇게 하고, 모든 코일 도체의 두께를 얇게 하지 않으므로, 직류 저항을 작게 할 수 있다. 또한, 비자성체층의 주면에 위치하는 코일 도체의 두께를 자성체층의 두께 및 비자성체층의 두께의 0.6배 이하로 함으로써, 자성체층 및 비자성체층이 코일 도체의 두께를 충분히 흡수해서 코일 도체에 의한 단차를 작게 할 수 있음과 아울러, 코일 도체의 팽창 계수가 접합면에 주는 영향을 작게 할 수 있다. 이 결과, 자성체층과 비자성체층의 접합면에 있어서의 층간 박리나 크랙 등의 구조 결함을 방지할 수 있다. 또한, 비자성체층의 주면에 위치하는 코일 도체의 두께를 비자성체층의 주면에 위치하고 있지 않은 코일 도체의 두께의 0.1배보다 두껍게 함으로써, 도체가 급격하게 좁아져 발열이나 단선이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 적층 코일은 상기 비자성체층의 두께가 상기 자성체층의 두께보다 얇은 것이 바람직하다.
비자성체층의 두께를 자성체층의 두께보다 얇게 함으로써, 자기 저항이 작아져, 높은 인덕턴스값을 얻을 수 있다.
(발명의 효과)
이와 같이 본 발명의 적층 코일에서는 비자성체층의 주면에 위치하는 코일 도체의 두께를 얇게 함으로써, 구조 결함이 없는 개방 자로형의 적층 코일을 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 적층 코일의 개략 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 적층 코일의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 적층 코일의 개략 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 적층 코일의 분해 사시도이다.
도 5는 종래의 적층 코일의 개략 단면도이다.
이하에서는 본 발명에 따른 적층 코일의 실시예를, 도면을 참조하면서 설명 한다.
실시예1
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 있어서의 적층 코일의 개략 단면도이다. 적층 코일은 복수의 자성체층(11)과 비자성체층(13)으로 이루어지는 적층체(10)와, 적층체(10)에 형성된 코일 도체(15, 16)를 나선상으로 접속해서 이루어지는 코일(L)과, 외부 전극(17, 17)으로 형성되어 있다. 그리고, 자성체층(11)은 비자성체층(13)의 양 주면에 형성되어 있다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 비자성체층(13)의 양 주면에 위치하는 코일 도체(16)는 비자성체층(13)의 양 주면에 위치하고 있지 않은 소정의 두께를 갖는 코일 도체(15)보다 두께가 얇다. 구체적으로는, 자성체층(11)의 두께 및 비자성체층(13)의 두께의 0.6배 이하이며, 또한, 비자성체층(13)의 양 주면에 위치하고 있지 않은 코일 도체(15)의 두께의 0.1배보다 두껍다.
비자성체층(13)의 양 주면에 위치하는 코일 도체(16)의 두께가 얇고, 모든 코일 도체(15, 16)의 두께가 얇지 않다는 점에서 직류 저항을 작게 할 수 있다. 또한, 비자성체층(13)의 양 주면에 위치하는 코일 도체(16)의 두께가 자성체층(11)의 두께 및 비자성체층(13)의 두께의 0.6배 이하이기 때문에, 자성체층(11) 및 비자성체층(13)이 코일 도체(16)의 두께를 충분히 흡수해서 코일 도체(16)에 의한 단차를 작게 함과 아울러, 코일 도체(16)의 팽창 계수가 접합면에 주는 영향을 작게 할 수 있다. 이 결과, 자성체층(11)과 비자성체층(13)의 접합성의 악화를 억제하고, 접합면에 있어서의 층간 박리나 크랙 등의 구조 결함을 방지할 수 있다. 또한, 비자성 체층(13)의 양 주면에 위치하는 코일 도체(16)가 비자성체층(13)의 양 주면에 위치하고 있지 않은 코일 도체(15)의 두께의 0.1배보다 두껍다는 점에서 도체가 급격하게 좁아져 발열이나 단선이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
다음에, 적층 코일의 제조 방법에 대해서, 도 2에 나타내는 적층 코일의 분해 사시도를 이용해서 설명한다.
적층 코일의 제조에 있어서는, 처음에 자성체 재료를 이용한 그린 시트(자성체 그린 시트)(1) 및 비자성체 재료를 사용한 그린 시트(비자성체 그린 시트)(3)를 제작한다. 또한, 적층 코일 형성 후에는 자성체 그린 시트(1)가 자성체층, 비자성체 그린 시트(3)가 비자성체층이 된다.
본 실시예에서는 자성체 재료로서 Ni-Cu-Zn계의 재료를 사용한다. 우선, 산화 제 2 철(Fe2O3) 48mol%, 산화아연(ZnO) 20mol%, 산화동(CuO) 9mol%, 산화니켈(NiO) 23mol%의 비율의 재료를 원료로 해서, 볼밀을 이용하여 습식 조합을 행한다. 얻어진 혼합물을 건조시켜 분쇄하고, 그 분말을 750℃에서 1시간 가소(calcination)한다. 이 분말에 바인더 수지와 가소제, 습윤제, 분산제를 첨가해서 볼밀로 혼합을 행하고, 그 후 기포 제거를 행하여 슬러리를 얻는다. 그리고 이 슬러리를 박리성의 필름 상에 도포하고, 건조시킴으로써 원하는 막압의 자성체 그린 시트(1)를 제작한다.
또한, 비자성체 재료로서는 Cu-Zn계의 재료를 사용한다. 산화 제 2 철(Fe2O3) 48mol%, 산화아연(ZnO) 43mol%, 산화동(CuO) 9mol%의 비율의 재료를 원료 로 해서, 상기 자성체 그린 시트(1)와 동일한 방법에 의해 비자성체 그린 시트(3)를 제작한다.
다음에, 이상과 같이 해서 얻어진 각 그린 시트(1, 3)를 소정의 치수로 재단하고, 각 그린 시트(1, 3)의 적층 후에 나선상의 코일(L)이 형성되도록 소정의 위치에 레이저 등의 방법으로 관통 구멍(8)을 형성한다. 그리고, 자성체 그린 시트(1b~1f) 및 비자성체 그린 시트(3) 상에 Ag 또는 Ag 합금을 주성분으로 하는 도전 페이스트를 스크린 인쇄 등의 방법으로 도포함으로써 코일 도체(15, 16)를 형성한다. 또한, 코일 도체(15, 16)의 형성과 동시에 관통 구멍(8)의 내부에 도전 페이스트를 충전함으로써, 용이하게 접속용 비아홀을 형성할 수 있다.
여기에서, 비자성체 그린 시트(3)의 양 주면에 두께가 얇은 코일 도체(16)가 위치하도록, 자성체 그린 시트(1d)와 비자성체 그린 시트(3) 상에 두께가 얇은 코일 도체(16)를 형성한다. 두께가 얇은 코일 도체(16)를 비자성체 그린 시트(3)의 양 주면에 위치시킴으로써, 자성체층과 비자성체층의 접합성의 악화를 억제하여, 구조 결함이 없는 적층 코일을 얻을 수 있다.
그리고, 도 2에 나타내는 바와 같이 비자성체 그린 시트(3)의 양 주면에 코일 도체(15, 16)를 형성한 자성체 그린 시트(1b~1f)를 적층하고, 상하에 코일 도체를 형성하고 있지 않은 외층용의 자성체 그린 시트(1a, 1g)를 배치함으로써, 적층체(10)를 형성한다. 이 때, 비자성체 그린 시트(3)가 나선상의 코일(L)의 코일 축방향의 중앙에 위치하도록 적층함으로써, 적층 코일의 외부로 누설되는 자속을 많게 할 수 있어, 직류 중첩 특성을 향상시킬 수 있다.
그 후, 적층체(10)를 45℃, 1.0t/㎠의 압력으로 압착하고, 다이서나 기요틴 컷에 의해 재단함으로써 적층 코일의 미소성체를 얻는다. 그리고, 이 미소성체의 바인더 제거 및 본 소성을 행한다. 바인더 제거는 저산소 분위기 중에 있어서 500℃에서 2시간 가열하고, 본 소성은 대기 분위기 중에 있어서 890℃에서 150분 소성한다. 마지막에 인출 전극이 노출되는 단면에 침지법 등에 의해 주성분이 은인 전극 페이스트를 도포하고, 100℃에서 10분간 건조시킨 후, 780℃에서 150분간 도금 처리한다. 이것에 의해, 본 발명의 적층 코일을 얻을 수 있다.
표 1은 비자성체층(13)의 양 주면에 위치하는 코일 도체(16)의 두께를 여러가지로 변경해서 적층 코일을 제작하고, 평가한 결과를 나타내는 표이다. 표 1에 있어서는, 비자성체층(13)의 양 주면에 위치하고 있지 않은 코일 도체(15)를 「코일 도체(1)」, 비자성체층(13)의 양 주면에 위치하고 있는 코일 도체(16)를 「코일 도체(2)」로 한다. 또한, 표 1에 있어서, 시료 번호에 *표를 붙인 것은 본원 발명의 범위 외의 비교예이다. 또한, 시료 번호 1은 도 5에 나타낸 적층체(50)에 형성된 코일 도체(55)가 모두 동일한 두께를 갖는 종래의 적층 코일이다.
표 1의 적층 코일에 있어서, 자성체층(11) 및 비자성체층(13)의 두께는 50㎛, 비자성체층(13)의 양 주면에 위치하고 있지 않은 코일 도체(15)[코일 도체(1)]는 직류 저항을 작게 하기 위해서 40㎛로 두껍게 형성했다. 또한, 나선상 코일의 권취수는 5.5턴이며, 적층 코일의 사이즈는 3.2㎜×2.5㎜×2.5㎜이다.
시료 번호 1의 종래예의 적층 코일에서는 비자성체층(53)의 양 주면에 위치하는 코일 도체(55)도, 비자성체층(53)의 양 주면에 위치하고 있지 않은 코일 도체(55)와 마찬가지로 40㎛로 두껍게 형성하고 있기 때문에, 구조 결함이 발생해 버린다. 또한 시료 번호 1의 적층 코일에서는 비자성체층(53)의 양 주면에 위치하는 코일 도체(55)의 두께는 자성체층(51)의 두께 및 비자성체층(53)의 두께의 0.8배로 되어 있다.
시료 번호 2~5에 나타내는 바와 같이, 비자성체층(13)의 양 주면에 위치하는 코일 도체(16)의 두께를 자성체층(11)의 두께 및 비자성체층(13)의 두께의 0.6배 이하로 얇게 하면, 구조 결함을 방지할 수 있는 것을 알 수 있다. 비자성체층(13)의 양 주면에 위치하는 코일 도체(16)의 두께를 자성체층(11)의 두께 및 비자성체층(13)의 두께의 0.6배 이하로 얇게 함으로써, 자성체층(11) 및 비자성체층(13)이 코일 도체(16)의 두께를 충분히 흡수해서 코일 도체(16)에 의한 단차를 작게 함과 아울러, 코일 도체(16)의 팽창 계수가 접합면에 주는 영향을 작게 할 수 있다. 이 결과, 자성체층(11)과 비자성체층(13)의 접합면에 발생하는 층간 박리 및 크랙 등의 구조 결함을 방지할 수 있다.
비자성체층(13)의 양 주면에 위치하는 코일 도체(16)의 두께를 얇게 할수록 구조 결함을 방지하는 효과는 커지지만, 시료 번호 5에 나타내는 바와 같이, 비자성체층(13)의 양 주면에 위치하는 코일 도체(16)의 두께가 비자성체층(13)의 양 주면에 위치하지 않는 코일 도체(15)의 두께의 0.1배 이하로 되면, 도체가 급격하게 좁아져 단선이나 발열이 발생해 버린다. 따라서, 비자성체층(13)의 양 주면에 위치하는 코일 도체(16)의 두께는 비자성체층(13)의 양 주면에 위치하지 않는 코일 도체(15)의 두께의 0.1배보다 두껍지 않으면 안된다.
이상과 같이, 시료 번호 2~4의 본 발명에 의하면, 직류 저항이 작고, 구조 결함이 없는 적층 코일을 얻을 수 있다.
실시예2
도 3에 본 발명의 제 2 실시예에 있어서의 적층 코일의 개략 단면도를 나타낸다. 또한, 도 3에 있어서 도 1과 공통 혹은 대응하는 부분은 적당히 설명을 생략한다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 적층 코일은 비자성체층(33)의 양 주면에 복수의 자성체층(31)이 형성된 적층체(30)와, 적층체(30)에 형성된 코일 도체(35, 36)를 나선상으로 접속해서 이루어지는 코일(L)과, 외부 전극(37, 37)으로 형성되어 있다. 그리고, 비자성체층(33)의 양 주면에 위치하는 코일 도체(36)는 다른 비자성체층(33)의 양 주면에 위치하고 있지 않은 소정의 두께를 갖는 코일 도체(35)보다 두께가 얇아져 있다. 구체적으로는, 비자성체층(33)의 양 주면에 위치하는 코일 도체(36)의 두께는 비자성체층(33)의 두께의 0.6배 이하이며, 비자성체층(33)의 양 주면에 위치하고 있지 않은 코일 도체(35)의 두께의 0.1배보다 두꺼워져 있다.
비자성체층(33)의 양 주면에 위치하는 코일 도체(36)의 두께가 얇고, 모든 코일 도체(35, 36)의 두께가 얇지 않다는 점에서 직류 저항을 작게 할 수 있다. 또한, 비자성체층(33)의 양 주면에 위치하는 코일 도체(36)의 두께가 비자성체층(33)의 두께의 0.6배 이하이기 때문에, 비자성체층(33)이 코일 도체(36)의 두께를 충분히 흡수해서 코일 도체(36)에 의한 단차를 작게 함과 아울러, 코일 도체(36)의 팽창 계수가 접합면에 주는 영향을 작게 할 수 있다. 이 결과, 자성체층(31)과 비자성체층(33)의 접합성의 악화를 억제하고, 접합면에 있어서의 층간 박리나 크랙 등의 구조 결함을 방지할 수 있다. 또한, 비자성체층(33)의 양 주면에 위치하는 코일 도체(36)가 비자성체층(33)의 양 주면에 위치하고 있지 않은 코일 도체(35)의 두께의 0.1배보다 두껍다는 점에서 도체가 급격히 좁아져 발열이나 단선이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 제 2 실시예의 적층 코일은 비자성체층(33)이 자성체층(31)보다 얇게 형성되어 있다. 비자성체층(33)을 자성체층(31)보다 얇게 형성함으로써 자기 저항이 감소하여, 인덕턴스의 감소를 작게 할 수 있다.
또한, 도 4에 나타내는 바와 같이, 본 실시예의 적층 코일도 제 1 실시예와 마찬가지로, 자성체 그린 시트(21) 및 비자성체 그린 시트(23)를 적층, 압착해서, 각 칩에 재단한 후, 외부 전극(37, 37)을 형성하는 방법에 의해 제작하고 있다.
표 2는 비자성체층(33)의 두께를 여러가지로 변경해서, 적층 코일을 제작하고, 평가한 결과를 나타내는 표이다. 표 2에 있어서도, 비자성체층(33)의 양 주면에 위치하고 있지 않은 코일 도체(35)를 「코일 도체(1)」, 비자성체층(33)의 양 주면에 위치하고 있는 코일 도체(36)를 「코일 도체(2)」로 한다. 또한, 시료 번호에 *표를 붙인 것은 본원 발명의 범위 외의 비교예이다.
표 2의 적층 코일에 있어서, 비자성체층(33)의 양 주면에 위치하고 있지 않은 코일 도체(35) 및 비자성체층(33)의 양 주면에 위치하는 코일 도체(36)의 두께는 각각 40㎛, 20㎛로 고정하고, 자성체층(31)의 두께는 50㎛로 했다.
표 2로부터, 비자성체층(33)의 두께가 얇으면, 인덕턴스가 커지는 것을 알 수 있다. 비자성체층(33)의 두께가 얇음으로써 자기 저항이 작아지기 때문이다.
그러나, 비자성체층(33)의 양 주면에 위치하는 코일 도체(36)의 두께에 대해서 비자성체층(33)이 너무 얇아지면, 비자성체층(33)이 코일 도체(36)의 두께를 충분히 흡수할 수 없다. 시료 번호 10, 11에 나타내는 바와 같이, 비자성체층(33)의 양 주면에 위치하는 코일 도체(36)의 두께가 비자성체층(33)의 두께의 0.6배보다 두꺼워지면, 구조 결함이 발생해 버린다. 따라서, 비자성체층(33)의 두께는 비자성체층(33)의 양 주면에 위치하는 코일 도체(36)의 두께가 비자성체층(33)의 두께의 0.6배 이하로 되는 정도로 얇게 하는 것이 필요하다.
또한, 본 발명의 적층 코일은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니고, 그 요지의 범위 내에서 여러가지로 변경할 수 있다. 예를 들면, 상기의 실시예에 있어서는, 비자성체층의 양 주면에 위치하는 코일 도체의 두께를 얇게 했지만, 비자성체층의 한쪽의 주면에만 코일 도체가 형성되어 있는 경우에는, 한쪽의 주면에 위치하는 코일 도체의 두께를 얇게 하면 좋다. 또한, 적층 코일에 형성하는 비자성체층은 1층에 한정되지 않아, 2층 이상 연속해서 적층해도 좋고, 적층체 내에 복수의 비자성체층을 형성해도 좋다.
또한, 본 발명의 적층 코일에 있어서는, 비자성체층의 주면에 위치하는 코일 도체의 두께가 비자성체층의 주면에 위치하지 않는 주부분의 코일 도체의 두께보다 얇으면 좋고, 비자성체층의 주면에 위치하지 않는 일부의 코일 도체의 두께가 얇아도 좋다.
이상과 같이, 본 발명은 적층 코일에 유용하며, 특히, 층간 박리나 크랙 등의 구조 결함이 없는 점에서 우수하다.
Claims (2)
- 비자성체층의 양 주면에 복수의 자성체층이 형성된 적층체와,상기 적층체에 형성된 소정의 두께를 갖는 코일 도체가 나선상으로 접속되어 이루어지는 코일을 구비한 적층 코일에 있어서,상기 적층체에 형성된 코일 도체 중 비자성체층의 주면에 위치하는 코일 도체의 두께만이 상기 비자성체층의 주면에 위치하지 않는 코일 도체의 두께보다 얇고 또한,상기 비자성체층의 주면에 위치하는 코일 도체의 두께가 자성체층의 두께 및 비자성체층의 두께의 0.6배 이하이며, 또한, 상기 비자성체층의 주면에 위치하고 있지 않은 코일 도체의 두께의 0.1배보다 두꺼운 것을 특징으로 하는 적층 코일.
- 제 1 항에 있어서, 상기 비자성체층의 두께가 상기 자성체층의 두께보다 얇은 것을 특징으로 하는 적층 코일.
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